1、2014-2020年國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略要求加強(qiáng)近海油氣勘探開發(fā)，大力提升海洋油氣產(chǎn)量，因此海上鉆井平臺(tái)數(shù)量將會(huì)增大。筒型海洋鉆井平臺(tái)由于技術(shù)先進(jìn)性、安全穩(wěn)定性和作業(yè)可靠性等方面的優(yōu)勢(shì)，得到了越來(lái)越多世界各國(guó)的青睞。筒型平臺(tái)拖航業(yè)務(wù)則是筒型平臺(tái)投入生產(chǎn)使用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但是拖航環(huán)境復(fù)雜性、拖航操縱復(fù)雜性、拖航方案復(fù)雜性、事故的突發(fā)性和嚴(yán)重性使得拖航作業(yè)充滿風(fēng)險(xiǎn)，因此如何保障海上拖航安全、提高海上拖航風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防效果越來(lái)越成為廣大工程技術(shù)人員和

2、科研工作者，尤其是海上拖航相關(guān)部門關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　論文以MMG模型為基礎(chǔ)，結(jié)合懸鏈線模型構(gòu)建了拖帶系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型，并基于卡爾曼濾波算法構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤和預(yù)測(cè)，最后結(jié)合指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則建立了拖航系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，對(duì)拖帶系統(tǒng)的碰撞、擱淺、偏航等高概率風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警，對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)能夠提前識(shí)別并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的避碰規(guī)則和實(shí)際拖航水域通航環(huán)境給出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)緩解和消除措施。因此，對(duì)大型筒型拖帶平臺(tái)的拖

3、航風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究對(duì)保障拖帶作業(yè)的安全有重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型
　　基于MMG基礎(chǔ)理論和懸鏈線模型構(gòu)建了筒型平臺(tái)拖帶系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型，同時(shí)設(shè)計(jì)了多組不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)拖帶系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明機(jī)動(dòng)幅度越大，拖船和筒型平臺(tái)狀態(tài)越難恢復(fù)穩(wěn)定，軌跡波動(dòng)現(xiàn)象越明顯。因此，在拖航作業(yè)實(shí)際操縱中應(yīng)該盡量避免大幅度機(jī)動(dòng)操作來(lái)降低拖帶系統(tǒng)失控進(jìn)而產(chǎn)

4、生嚴(yán)重事故的可能性。
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型
　　基于卡爾曼濾波算法構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)拖帶系統(tǒng)中拖船與筒型平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤和預(yù)測(cè)，并通過(guò)設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下的單船和拖帶系統(tǒng)軌跡預(yù)測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了卡爾曼濾波算法對(duì)拖帶系統(tǒng)船舶運(yùn)動(dòng)軌跡的預(yù)測(cè)具有可行性。通過(guò)對(duì)軌跡預(yù)測(cè)誤差分析得到軌跡預(yù)測(cè)時(shí)間步長(zhǎng)越長(zhǎng)，拖帶速度越大、改向操縱幅度越大，所預(yù)測(cè)的船舶軌跡誤差越大。因此要結(jié)合實(shí)際的環(huán)境條件、交通流

5、條件等，確定合理的預(yù)測(cè)時(shí)間，使其在保證軌跡預(yù)測(cè)精度的前提下具有工程實(shí)用性?；诒菊碌姆抡鎸?shí)驗(yàn)預(yù)警誤差分析結(jié)果和實(shí)際海上拖航預(yù)警需要，設(shè)定預(yù)警時(shí)間步長(zhǎng)為10s，為后續(xù)的拖帶系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供理論依據(jù)。
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型
　　基于指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則建立了拖航系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，選取高概率的事故類型（碰撞事故、擱淺事故、偏航事故）為預(yù)警范圍，確定了預(yù)警范圍中各個(gè)事故類型的預(yù)警指標(biāo)，根據(jù)拖航實(shí)際情況確定相應(yīng)的預(yù)警條件、報(bào)警方